碳纤维复丝的制样装置及其制样方法与流程

本发明涉及碳纤维，具体地涉及一种碳纤维复丝的制样装置及其制样方法。

背景技术：

1、作为结构材料应用时，碳纤维复合材料的力学性能很大程度上依赖于碳纤维的力学性能，拉伸性能是衡量碳纤维力学性能的主要指标，也是碳纤维企业对碳纤维生产工艺控制的重要参考参数和客户使用该产品加工的主要依据，需要通过制样、拉伸测试等环节进行分析。目前碳纤维拉伸性能的检测主要采用gb/t 3362《碳纤维复丝拉伸性能试验方法》，该方法适用于1k-24k碳纤维检测。对于碳纤维拉伸性能检测，试样制备是影响测试数据准确性和稳定性的关键环节，gb/t 3362标准中规定了手工浸胶制样和机器浸胶制样两种方式均可，但并未提供制样过程中的详细细节，使标准在应用方面出现较大的不确定性，造成行业内对产品的评价参差不一。

2、目前，国内碳纤维的制样环节大部分为全手工操作，主要步骤包括：绕丝、浸胶、控胶、固化、切断、点胶、固化和剪样，这种方式经过多年的实践，基本能满足生产需求。但是，由于手工制样的操作规程中缺少量化指标，未对丝束拉力精确控制，树脂含量无法保证，造成数据的不稳定，人员因素影响大、效率低等问题。

3、因此，何如实现碳纤维制样过程中的自动化，最大限度地减少人为因素，保证测试过程中张力、浸胶时间、控胶过程等工艺条件的一致性，客观的评价碳纤维复丝的拉伸强度就显得尤为重要。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的手工制样的操作规程中缺少量化指标，未对丝束拉力精确控制，树脂含量无法保证，造成数据的不稳定，人员因素影响大和效率低的问题，提供一种碳纤维复丝的制样装置及其制样方法，该制样装置实现了碳纤维制样过程中的自动化，能够最大限度的减少人为因素，保证测试过程中张力、浸胶时间、控胶过程等工艺条件的一致性，从而能够客观的评价碳纤维复丝的拉伸强度。

2、为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种碳纤维复丝的制样装置，该制样装置包括：控制系统，以及依次排列的纱架、浸胶槽、预成型装置、模具、牵引装置和纤维切刀，所述模具上配置有加热装置，所述控制系统用于控制所述牵引装置牵引纤维丝束，以及用于控制所述纤维切刀切割纤维丝束。

3、优选地，所述模具上沿纤维丝束的移动方向上设置有多个温区；每个所述温区均设置有加热单元，每个所述加热单元均设置为能够独立控制和独立设定相应温区的温度。

4、优选地，多个所述温区沿纤维丝束的传输方向依次包括预热区和固化区。

5、优选地，所述模具上位于所述固化区的后方还设置有后处理区。

6、优选地，所述加热单元为设置于所述模具外的加热板。

7、优选地，所述浸胶槽内靠近所述纱架的一端的上方以及底部均设置有传动辊，所述浸胶槽的出口设置有至少一组导辊。

8、优选地，所述浸胶槽内设置有对浸胶槽中的胶液进行加热的恒温加热控制装置。

9、优选地，所述浸胶槽中的胶液液面高度在浸胶槽总高度的二分之一以上。

10、优选地，所述牵引装置包括：下传送组件、上传送组件和驱动机构，所述驱动机构用于驱动所述下传送组件和上传送组件同步升降。

11、优选地，所述纤维切刀包括：底座和铰接于所述底座一端的铡刀：所述底座的另外一端安装有牵引所述铡刀以铰接轴为中心往复摆动的驱动单元，所述铡刀与所述底座之间还设置有弹性复位单元。

12、本发明另一方面提供了一种碳纤维复丝的制样方法，该制样方法使用所述制样装置，所述制样方法包括以下步骤：

13、1)将碳纤维纱锭放置在纱架上；

14、2)开启牵引装置和纤维切刀；

15、3)将纤维丝束依次经由浸胶槽、预成型装置和模具后固定在牵引装置的履带上；

16、4)开启模具的加热装置并将温度加热到设定温度后保持恒定；

17、5)将调配好的树脂导入至浸胶槽中；

18、6)控制系统控制牵引装置运行设定时间t1后，通过控制系统控制所述纤维切刀动作一次将过渡期间的样条切割去除；

19、7)控制系统控制牵引装置持续工作，并通过控制纤维切刀每间隔设定时间t2做切割动作一次。

20、通过上述技术方案，所提供的制样装置实现了碳纤维制样过程中的自动化，能够最大限度的减少人为因素，保证测试过程中张力、浸胶时间、控胶过程等工艺条件的一致性，从而能够客观的评价碳纤维复丝的拉伸强度。

技术特征：

1.一种碳纤维复丝的制样装置，其特征在于，所述制样装置包括：控制系统，以及依次排列的纱架(1)、浸胶槽(2)、预成型装置(3)、模具(4)、牵引装置(5)和纤维切刀(6)，所述模具(4)上配置有加热装置，所述控制系统用于控制所述牵引装置(5)牵引纤维丝束，以及用于控制所述纤维切刀(6)切割纤维丝束。

2.根据权利要求1所述的碳纤维复丝的制样装置，其特征在于，所述模具(4)上沿纤维丝束的移动方向上设置有多个温区；

3.根据权利要求2所述的碳纤维复丝的制样装置，其特征在于，多个所述温区沿纤维丝束的传输方向依次包括预热区和固化区；

4.根据权利要求2所述的碳纤维复丝的制样装置，其特征在于，所述加热单元为设置于所述模具(4)外的加热板。

5.根据权利要求1所述的碳纤维复丝的制样装置，其特征在于，所述浸胶槽(2)内靠近所述纱架(1)的一端的上方以及底部均设置有传动辊，所述浸胶槽(2)的出口设置有至少一组导辊。

6.根据权利要求1所述的碳纤维复丝的制样装置，其特征在于，所述浸胶槽(2)内设置有对浸胶槽(2)中的胶液进行加热的恒温加热控制装置。

7.根据权利要求1所述的碳纤维复丝的制样装置，其特征在于，所述浸胶槽(2)中的胶液液面高度在浸胶槽(2)总高度的二分之一以上。

8.根据权利要求1所述的碳纤维复丝的制样装置，其特征在于，所述牵引装置(5)包括：下传送组件、上传送组件和驱动机构，所述驱动机构用于驱动所述下传送组件和上传送组件同步升降。

9.根据权利要求1所述的碳纤维复丝的制样装置，其特征在于，所述纤维切刀(6)包括：底座和铰接于所述底座一端的铡刀：

10.一种碳纤维复丝的制样方法，其特征在于，所述制样方法使用权利要求1-9中的任意一项所述的制样装置，所述制样方法包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及碳纤维技术领域，公开了一种碳纤维复丝的制样装置及其制样方法，该制样装置包括：控制系统，以及依次排列的纱架、浸胶槽、预成型装置、模具、牵引装置和纤维切刀，所述模具上配置有加热装置，所述控制系统用于控制所述牵引装置牵引纤维丝束，以及用于控制所述纤维切刀切割纤维丝束。该制样装置实现了碳纤维制样过程中的自动化，能够最大限度的减少人为因素，保证测试过程中张力、浸胶时间、控胶过程等工艺条件的一致性，从而能够客观的评价碳纤维复丝的拉伸强度。

技术研发人员：韩风,辛美音,黄胜德,陆遥,宋铮,伍三华
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11